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"Four d'incinération pour combustibles de faible puissance calorifique, tels que les ordures et déchets.
Le brevet principal décrit un four d'inciné- ration pour combustibles de faible pouvoir calorifique, par exemple des ordures, sans utilisation directe de la chaleur, comprenant un échangeur thermique primaire disposé à l'intérieur du four,délimitant au moins partiellement le foyer sur un coté, balayé par les gaz de fusée et traversé par un fluide de refroidissement circulant en circuit fermé, de même qu'un échangeur thermique secondaire disposé à l'extérieur du four dans le circuit du fluide de refroidis- sement et servant de radiateur de retour.
Dans ce type de four d'incinération, on effectue à l'aide du fluide de refroidissement circulant
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en circuit fermé, qui traverse l'échangeur thermique primai- re, un très fort refroidissement des gaz de fumée chaude sur leur trajet du foyer à leur sortie du four, ce qui entraîne un abaissement de la température des gaz de fumée de l'ordre d'environ 600 à 700 C.
L'échangeur thermique secondaire disposé à l'extérieur du four dans le circuit du fluide de refroidissement et servant de radiateur de retour assure alors le refroidissement au retour du fluide de refroidissement réchauffé par les gaz de fumée, de sorte que ce fluide peut exercer de nouveau sa fonction de refroi- dissement, l'effet de refroidissement pouvant alors être augmenté en alimentant ce système de refroidissement au moyen de courants forcés d'air froid ou d'eau froide.
Le porteur de chaleur, qui sert de fluide de refroidissement et qui peut, comme tel, être liquide ou gazeux, par suite de l'absorption de chaleur depuis le feur, est soumis alors à des changements d'état réversibles dans l'ordre établi par la circulation dans le système à circuit fermé, et, considérée d'une façon tout à fait géné- rale, sa température varie dans une gamme de 'température entre une valeur maximale tmax à la sortie du four et une valeur minimale tmin à l'entrée dans le four.
Abstraction faite de cette variation de la température, on n'a toutefois pas précisé dans le brevet principal la na- ture de ces changements d'état, c'est-à-dire qu'on n'y a pas tenu compte du fait que ces changements d'état peuvent ou bien se produire dans la même phase, et l'état physique de l'échangeur thermique n'est pas changé, ou bien être accompagnés d'un changement de phase, et l'échangeur ther- gaze se ou la phase. mique passe alors de la phase liquide à la phase/de vapeur, et vice versa, de sorte que l'état physique de l'échangeur thermique est changé.
Par conséquent, dans le four d'inci-
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nération du brevet principal, on a simplement posé comme condition que la température maximale de l'échangeur ther- mique soit suffisamment inférieure à la température du foyer et que sa température la plus basse, à l'entrée dans le four, soit suffisamment au-dessus de la température ambiante, c'st-à-dire au-dessus de la température exté- rieure to de la partie environnant le four, pour assurer l'échange thermique tant dans le système de chauffage (échangeur thermique primaire) que dans le système de refroidissement (échangeur thermique secondaire) du cir- cuit fermé du porteur de chaleur.
Conformément au brevet principal, dans le four d'incinération, on ne prédit pas de telle "utilisa- tion directe de la chaleur", c'est-à-dire une utilisation du type dans laquelle les gaz de fumée utilisés "directe- ment" pour l'alimentation en chaleur utile d'un poste de consommation de chaleur, mais on prévoit une distribution de chaleur indirecte dans laquelle ce ne sont pas les gaz de fumée eux-mêmes, mais seulement le porteur de chaleur chauffé par eux qui est amené au poste de consommation de chaleur, ce pour quoi on détourne donc au moins une partie de ce porteur de chaleur de son circuit fermé, on la fait arriver au poste de consommation et on la remplace en faisant entrer dans le circuit la même quantité de porteur de cha- leur à la température environnante.
La dérivation peut naturellement tire effec- tuée dans un circuit fermé ou ouvert, c'est-à-dire que la fraction dérivée peut ou non être envoyée de nouveau dans le circuit. En supposant que la différence de température entre la température maximale et la température minimale du porteur de chaleur est plus petite que la différence de température entre sa température maximale et la température
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environnante (tmax - tmin < tmax - to), il en résulte que, même en cas d'utilisation totale de la cha- leur produite dans le four, seule une partie de la quanti- té de passage de porteur de chaleur doit être dérivée.
La diversité des appareils de consommation de chaleur rencontrée dans la pratique et de leurs condi- tions de service a pour conséquence que l'utilisation pratique du four d'incinération conforme au brevet princi- pal.. rend nécessaire une adaptation correspondante des changements d'état mentionnés ci-dessus, auxquels le por- teur de chaleur est aumis, à chaque poste de consommation de chaleur utilisé.
En outre, l'introduction d'une certaine quantité de porteur de chaleur dans le circuit fermé à la température environnante to à cause de la nature le plus souvent agressive des gaz de combustion produits dans le four, qui conviennent le plus souvent de l'atydride sulfu- reux, de l'anhydride sulfurique, de l'acide chlorhydrique et d'autres substances agressives du point de vue chimique, occasionne des condensations locales des gaz de fumée avec formation d'acide (acide sulfurique, acide sulfureux) et, par suite, de fortes corrosions dans le four,
On doit donc choisir pour le même four d'incinération presque dans chaque cas individuel pour la réalisation du circuit formé du porteur de chaleur décrit dans le brevet principal, une'disposition et une interpréta- tion particulières,
de telle façon que presque chaque cas qui se présente en pratique représente un cas particulier distinct, et occa6ionne par suite une fabrication indivi- duelle relativement coûteuse comme solution particulière de chaque cas qui se présente effectivement.
L'addition est basée sur le problème de supprimer les inconvénients déjà décrits, encore existants,
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c'est-à-dire de créer un four d'incinération pour combusti- bles de faible pouvoir calorifique, par exemple des ordures ou autres déchets, du type décrit dans le brevet principal, qui puisse être employé dans la pratique sous des conditions optimales.
Par conséquent, l'addition concerne un four d'incinération de combustibles de faible pouvoir calorifi- que, par exemple des ordures ménagères, sans utilisation directe de la chaleur suivant le brevet principal, compor- tant un échangeur thermique primaire disposé à l'intérieur du four, qui délimite au moins partiellement le foyer, qui est balayé par les gaz de fumée et qui est traversé par un porteur de chaleur circulant en circuit fermé, ainsi qu'un échangeur thermique secondaire disposé à l'extérieur du four dans ce circuit et servant de radiateur de retour.
L'addition est caractérisée en ce qu'on prévoit, pour l'utilisation indirecte d'au moins une partie de la chaleur produite dans le four, dans le circuit du porteur de chaleur, un échangeur thermique supplémentaire disposé à l'extérieur du four, qui est raccordé par sa partie secondaire à un poste de consommation de chaleur.
Avant de décrire de façon plus détaillée le . four d'incinération conforme à l'addition à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement au des- sin annexé, on doit tout d'abord éclairer les conditions techniques du point de vue de la chaleur sur lesquelles la conception de ce four d'incinération repose, pour une meil- leure compréhension de ce four, de son mode d'action ainsi que de ses avantages, de la,façon suivante :
Il résulte d'une considération du circuit fermé du porteur de chaleur primaire que pour la même quan- tité de chaleur échangée, la différence entre les températu-
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res limites tmax et tmin du portear de chaleur primaire dépend de ce que le porteur de chaleur subit ou non un chan- gement de phase, c'est-à-dire de ce qu'il se produit ou non une évaporation suivie d'une condensation, c'est-à-cire une liquéfaction, du porteur de chaleur, et pour généraliser cette considération, on doit admettre qu'un tel changement de l'état physique concerne une partie de passage du por- teur de chaleur primaire.
Dans las considérations qui suivent, où on élimina la possx bilité d'une surchauffe du porteur de cha- leur en phase vapeur, on utilise les symboles suivants :
G - quantité totale de passage de porteur de chaleur primaire dans le circuit fermé par unité de temps (kg/h)
G' = fraction de porteur de chaleur primaire qui subit un changement de phase (kg/h) r = chaleur spécifique pour le changement de phase (kcal/kg) c = chaleur spécifique moyenne du porteur de chaleur (kcal/kg/ C
Q = quantité de chaleur échangée (kcal/h)
Par suite, la grandeur de la quantité de chaleur échangée peut être exprimée par la relation
Q = G.c.
(tmax = tmin) + G'.r (1)
Sous la condition énoncée précédemment,.à savoir que l'évaporation du porteur de chaleur primaire s'effectue sans surchauffe de la vapeur produite, la tempé- rature max nale tmax du porteur de chaleur est identique à sa températire de saturation ts, qui dépend de la pros- sion'de service p chesie (en atmosphères absolues) dans le circuit fermé. 'D'autre part, on a constaté en pra- tique que la température minimale tmin, pour éviter les
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inconvénients de la corrosion, ne doit pas descendre en des- sous d'une certaine valeur minimale qui est de l'ordre d'en- viron 150 à 2000 C et qui doit être désignée ici par tc.
On déduit donc de la relation (1) indi- quée ci-dessus :
EMI7.1
(.9. (ta - te) + Q',r (la)
En pratique, on choisit une preas.ion de ser- vice p (atmosphères absolues) suffisamment élevée pour que la température de saturation ts soit bien au-dessus de la température minimale tc en dessous de laquelle on ne doit pas descendre. Lorsqu'on utilise par exemple de l'eau comme porteur de chaleur primaire, il suffit dans tous les cas d'avoir une pression absolue de service p = 25 atmosphères qui garantit pour ts une valeur de 223*C.
L'équation (la) montre que, lorsque la pression de service p du porteur de chaleur primaire et sa quantité en circulation dans le circuit fermé sont main- tenues constantes, on peut faire varier dans de larges limi. tes l'échange thermique pouvant être obtenu avec ce porteur de chaleur. L'équation (la) montre en effet clairement que la quantité partielle G' évaporée du porteur de cha- leur primaire est, pour chaque valeur quelconque de la quan- tité de chaleur Q échangée, une fonction du débit total G du porteur de chaleur, de sorte que finalement Q est une fonction de G, c'est-à-dire Q - f(G).
Il en résulte que par l'augmentation ou la diminution de la quantité totale débitée G du porteur de chaleur primaire dans l'unité de tempe dans le circuit fermé, il est possible d'adapter le mode de travail du système d'échange thermique primaire à chaque charge thermique du four ou au passage de matière incinérée (kg/h) et au pouvoir calorifique (en kcal/kg) des résidus à incinérer, par exemple des ordures ménagères.
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Cette capacité d'adaptation exprimée par l'équation (la) à la quantité de chaleur échangée à une pression de service p constante choisie de façon unique permet d'utiliser pour des dimensions déterminées du four une réalisation normale du système de chauffage et de re- froidissement contenu dans le circuit primaire, qui ne doit être interprétée que conformément à la capacité thermique et à la puissance nominale du four. Ceci signifie une rationalisation considérable de la construction parce que l'échangeur thermique primaire servant à chauffer le por- teur de chaleur et l'échangeur thermique secondaire prévu pour son refroidissement de retour peuvent être fabriqués comme versions normales à des frais de fabrication rela- tivement bas, ce qui constitue un progrès technique consi- dérable.
Le poste de consommation de chaleur qui doit être raccordé au four d'incinération a une absorption thermique qui est désignée par Q" (kcal/h). Dans le cas du four d'incinération proposé ici, on fait arriver à ce poste de consommation cette quantité de chaleur Q'' seulement de façon indirecte, par l'intermédiaire d'un por- teur de chaleur secondaire, lequel circule dans un cir- cuit fermé ou ouvert, à savoir avec un débit par unité de temps qui est désigné par G" (kg/h) et avec une tempéra- ture d'entrée et de sortie t''1 et respectivement t''2, par rapport au poste de consommation de chaleur.
On a par suite l'équation ; Q" - G".c" (t''l - t''2) (2) dans laquelle ci$ désigne la chaleur spécifique moyenne du porteur de chaleur secondaire. En pratique, il arrive très fréquemment que le poste de consommation de chaleur est constitué par un dispositif de chauffage, et on utilise
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alors de l'eau chaude comme porteur de chaleur secondaire (avec une chaleur spécifique moyenne c'' égale à 1 kcal/ kg/*C), la température d'entrée t''1 étant souvent égale à environ 70 C et la température de sortie t''2 s'élevant à environ 40 C.
A ces valeurs de température relativement faibles, qui sont bien en dessous des valeurs considérées, conditionnées par l'utilisation, des températures limites ts et to du porteur de chaleur primaire, on ne peut absolument plus effectuer une dérivation directe d'un cou- rant partiel du circuit du porteur de chaleur primaire en vue de l'alimentation du poste de consommation de chaleur directement avec la chaleur véhiculée par le porteur de chaleur primaire, comme cela a été pris on considération dans le brevet principal.
Pour cette raison, dans le four d'incinéra- tion proposé conformément à l'addition, on prévoit l'inter- calation d'un échangeur thermique supplémentaire dans le circuit du porteur de chaleur primaire et la partie secon- daire de cet échangeur thermique, que ce soit à présent en circuit ouvert ou en circuit fermé, est raccordée au poste de consommation de chaleur et un porteur de chaleur secondaire s'écoulant dans ce circuit, qui est chauffé dans l'échangeur thermique supplémentaire, cède sa chaleur au poste de consommation de chaleur.
Pour des raisons évidentes, cet échangeur de chaleur supplémentaire est disposé le plus possible à un endroit du circuit de l'échangeur thermique primaire où le porteur de chaleur possède son enthalpie la plus élevée, c'est-à-dire sa capacité calorifique maximale (en kcal/kg), c'est-à-dire à un endroit où la température de saturation ts règne encore, par conséquent à proximité de la sortie du porteur de chaleur primaire du four.
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Pour cet échangeur thermique supplémentaire qui s'ajoute donc à l'échangeur thermique secondaire déjà prévu dans le brevet principal, disposé à l'entérieur du @ four et situé dans le circuit du porteur de chaleur primai- @ re, on peut également utiliser à présent une construction normalisée.
Cet échangeur thermique est étudié pour la puissance thermique du four (puissance thermique nominale en kcal/h) et le besoin de chaleur (en kcal/h) du poste de consommation de chaleur en considérant une adaptation de la quantité de chaleur Q" cédée à chaque besoin de chaleur, à savoir sous certaines circonstances même jusqu'à . l'annulation complète de la dissipation de la chaleur utile (Q" = 0) et cette adaptation est déjà obtenue par le simple fait que la quantité débitée G" (kg/h) du por- teur de chaleur secondaire varie conformément à l'équation (2 précédente en maintenant constantes les températures t"1 et t"2. Par suite, même cet échangeur thermique supplémentaire peut également être fabriqué dans une construc- tion normalisée comme objet de série avec des frais de fabrication relativement faibles.
Une considération plus détaillée des deux équations (la) et (2) précédentes donne des explications sur les possibilités de réglage des dispositifs, à saaoir
1 - pour le système de circulation primaire : a) maintien à une valeur constante prédéter- minée la pression de service p, par exemple à 25 atmos- phères absolues pour le cas traité;
b) réglage de la quantité débitée Q (kg/h) du porteur de chaleur primaire, pour maintenir la tempéra- ture des gaz de fumée sortant du four et la température tc du porteur de chaleur primaire entrant dans le four à des valeurs prédéterminées, qui sont comprises entre environ
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250 et 300 0 et respectivement entre environ 150 et 200 C, et en dessous desquelles on ne doit pas descendre pour évi- ter les phénomènes de corrosion nuisibles.
2 - pour le système de circulation secondaire :
Réglage de la quantité débitée G" (kg/h) du porteur de chaleur secondaire pour maintenir la tempéra- ture d'entrée t"1 et, au cas où il s'agit d'un circuit fermé, la température de sortie t"2 à des valeurs pré- déterminées, par exemple 70 C et respectivement 40* C.
Ces réglages peuvent aisément être rendus automatiques parce que les grandeurs devant être mainte- nues constantes à des valeurs prédéterminées peuvent être mesurées directement et, pour cette raison, elles peuvent être utilisées comme grandeurs de commande pour le réglage.
La figure unique du dessin annexé montre schématiquement en coupe longitudinale une forme de réali- sation du four d'incinérationde l'addition.
Dans la description de cet exemple de réa- lisation donnée ci-après, les différentes températures qui se présentent ont été désignées par t et avec des chiffres servant d'indices à t, ces chiffres correspon- dant aux chiffres de référence du dessin qui désignent les parties y relatives où régnent les températures considérées.
De même, ces parties et les endroits du four et du dispositif correspondant qui existent déjà au dessin du brevet princi- pal portent ici les mêmes chiffres de référence. Dans l'exemple de réalisation du four d'incinération représen- té au dessin, on a choisi un circuit fermé comme système de circulation secondaire.
1 désigne un four d'incinération à trois carneaux muni d'un foyer à grille, comme on en utilise pour faire brûler des combustibles de faible pouvoir calorifi- que, par exemple des ordures ménagères, des balayures ou
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autres résidus, et qui est employé notamment dans les grandes installations communales pour détruire les ordures. La matière combustible, par exemple des ordures, est chargée au moyen d'un dispositif de chargement la, réalisé dans ce cas comme puits de chargement, sur une grille désignée par 2. La matière à incinérer entassée sur la grille 2 est désignée par 3 et est successivement soumise à un séchage préalable, enflammé/e et entièrement consumée sur la grille 2.
L'air de combustion nécessaire pour faire brûler la matière à incinérer 3 est amené comme vent in- férieur par le dessous à travers la grille 2 à la matière 3, ce qui est indiqué au dessin par les flèches de direction 4. Les produits de combustion gazeux, formés lors de la combustion dans le foyer désigné par 5, qui ont été appelés simplement gaz de fumée dans ce qui suit, traversent succes- sivement trois carneaux du four 1 désignés par 6, 6' et 6", pour quitter le four à un endroit de sortie 7, ce qui est indiqué au dessin par une flèche de direction d'écoule- ment partant du foyer 5 et se continuant jusqu'à l'endroit de sortie 7.
Les gaz de fumée quittant le four 1 à l'endroit de sortie 7 traversent d'une manière connue une installation de dépoussiérage puis une installation d'aspi- ration (ventilateur de tirage par aspiration) pour s'échap- per finalement à l'air libre par une cheminée, qui peut rem- placer sous certaines circonstances le ventilateur de tirage par aspiration pour une hauteur suffisante.
Les résidus non combustibles, produits lors de l'incinération de la matière combustible 3 et normale- ment solides, par exemple les scories, sont déchargés du four à l'endroit désigné par 8.
Les gaz de fumée chauds cèdent, en traver-
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sant les carneaux 6, 6', 6"., leur chaleur à trois systè- mes de surfaces chauffantes 10', 10" et 10''', qui sont disposés par rapport au trajet des gaz de fumée dans le four 1 horizontalement l'un derrière l'autre dans les trois carneaux 6, 6' et 6" et forment un échangeur ther- mique primaire 10 qui sert au chauffage d'un porteur de chaleur primaire. Les surfaces chauffantes 10', 10", 10'" de l'échangeur thermique primaire 10 sont consti- tuées par des tubulures à travers les tubes desquelles le porteur de chaleur primaire s'écoule et qui sont réalisées comme faisceaux de tubes ou comme assemblages de tube en parois.
Ce système de chauffage 10 prévu pour chauffer le porteur de chaleur prisaire, avec les trois systèmes partiels 10', 10" et 10''', comprend également les conduites d'arrivée et dé départ qui ont été représentées à titre indicatif au dessin, de môme qu'un tambour collec- teur prévu de préférence et désigné au dessin 16.
L'échangeur thermique primaire 10, ainsi eue son tambour 16, sont disposés dans un circuit fermé traversé par le porteur de chaleur primaire, circuit dans lequel le porteur de chaleur primaire est amené à circuler à l'aide d'une pompe de circulation mécanique non représen- tée au dessin ou par une action de "thermosiphon". Indé- pendamment de la manière dont la circulation est favorisée, le porteur de chaleur primaire peut toujours se trouver sous une pression quelconque, parce qu'il circule à travers un circuit fermé sur lui-même.
Les tubes du système à surfaces de chauffe
10' de l'échangeur thermique primaire 10 sont contigus au foyer 5 et sont par suite alimentés en particulier par le rayonnement thermique partant du foyer 5, tandis que les faisceaux de tubes des systèmes de surfaces chauf-
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tantes 10" et 10''', qui sont disposés dans les carneaux 6' et 6" montés à la suite, sont exposés à une action thermique par convection de chaleur, c'est-à-dire par contact direct avec les gaz de fumée passant le long d'eux.
Le porteur de chaleur primaire est introduit à un endroit désigné par 15, traverse, comme déjà décrit, l'échangeur thermique primaire 10 et quitte celui-ci au- dessus du tambour collecteur 16. Le porteur de chaleur pri- maire est alors non seulement chauffé dans l'échangeur ther- mique 10 par les gaz de fumée, de la température d'entrée désignée par t15 à une température de sortie désignée par T16' mais il subit en même temps un changement de phase total ou partiel, par le fait qu'au moins une fraction G' (kg/h) de.la quantité totale G (kg/h) du porteur de cha- leur primaire passe par suite du chauffage dans l'échangeur thermique 10 de l'état physique liquide à l'état physique gazeur, c'est-à-dire que cette fraction est vaporisée.
La température d'entrée t15 dans le four du porteur de chaleur primaire est la température minimale tmin qui apparaît dans le système de circulation du porteur de chaleur primaire, cette température, en raison des effets de corrosion, ne devant pas descendre en dessous d'une valeur minimale, tc qui est de l'ordre de 150 à 200 C . La tem- pérature de sortie t16 du porteur de chaleur primaire repré- sente la température maximale tmax apparaissant dans le cir- cuit fermé et est choisie de préférence comme température de saturation ts associée avec la pression d'utilisation en excluant la possibilité d'une surchauffe de la vapeur.
Du fait que la chaleur est cédée aux surfaces chauffantes 10', 10" et 10''', de l'échangeur thermique primaire 10 et, par suite, au porteur de chaleur primaire, les gaz de fumée chauds arrivant du foyer 5 se refroidissent,
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de sorte que leur température de sortie désignée par t7' à l'endroit de sortie désigné par 7, est bien inférieure à la température du foyer désignée par t5 (t7 < t5).
Par suite, le porteur de chaleur primaire traversant l'échan- geur thermique primaire 10, abstraction'faite de sa fonc- tion de véhicule ayant pour rôle d'exploiter la chaleur utilisable produite dans le four, sert de fluide de refroi- dissement pour refroidir les gaz de fumée chauds.
Etant donné que les systèmes de surfaces chauffantes 10', 10" et 10''', de l'échangeur thermique primaire 10 ne doivent être conçus que conformément à la capacité thermique ou à la puissance nominale du four 1, l'échangeur thermique 10 peut stre fabriqué en série, comme réalisation normale.
Un échangeur thermique supplémentaire 17 est disposé dans le circuit du porteur de chaleur primaire à l'extérieur du four 1, de telle manière que le porteur de chaleur primaire, après avoir quitté le tambour 16, entre dans le four. La partie secondaire de l'échangeur thermique supplémentaire 17 désignée par 17a au dessin est reliée par une conduite d'entrée 17' de même que par une conduite de recyclage 17" avec un poste de consommation de chaleur
16 et forme par suite un circuit fermé en soi. On fait cir- culer dans ce circuit par exemple de l'eau comme porteur de chaleur secondaire, comme on,eu utilise très fréquemment en particulier dans les dispositifs de chauffage.
Le porteur de chaleur secondaire absorbe en traversant l'échangeur ther- mique 17 une certaine quantité de chaleur (kcal/h) du coté du porteur de chaleur primaire chaud, de sorte que sa température s'élève à t"1. Cette chaleur est ensuite cédée par le porteur de chaleur secondaire au poste de consommation de chaleur 18, de sorte qu'il se refroidit de nouveau et
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que sa température s'abaisse à t"2. A cette température, le porteur de chaleur secondaire refroidi entre de nouveau dans la partie secondaire 17a de l'échangeur thermique 17, pour y être chauffé de nouveau à la température t"1.
Comme cela se présente en pratique très souvent, la tempéra- ture d'entrée t"1 peut alors s'élever à environ 70 C et la température de sortie t"2 peut être d'environ 40 C.
A ces températures de service relativement faibles du poste de consommation de chaleur, qui sont bien inférieures aux températures (tmax' tmin) du porteur de chaleur primaire, on ne peut naturellement pas effectuer de dérivation d'un courant partiel du circuit du porteur de courant primaire en vue de l'alimentation en chaleur directe du poste de consommation de chaleur. Pour cette raison, l'échangeur thermique supplémentaire 17 est prévu dans le circuit primaire dont la partie secondaire alimente en cha- leur le poste de consommation 18.
Pour des-raisons éviden- tes, l'échangeur thermique 17 est disposé à l'endroit du circuit primaire où le porteur de chaleur primaire atteint sa plus forte enthalpie, c'est-à-dire sa capacité calorifique maximale (kcal/kg), c'est-à-dire à la température de sa- turation ts, parce qu'une surchauffe de la vapeur ne peut pas se produire. Pour l'échangeur thermique supplémentaire 17, on peut utiliser, comme dans le cas de l'échangeur ther- mique primaire 10, une construction normale ou standardisée, qui est conçue pour la puissance thermique nominale du four 1 et le besoin de chaleur du poste de consommation 18 en tenant compte de la possibilité de réglage nécessaire de ce dernier.
Dans un système de refroidissement 11, qui présente avantageusement également des tubes pour l'échange thermique et qui, à l'extérieur du four, est disposé dans la
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direction d'écoulement derrière l'échangeur thermique sup- plémentaire 17, dont il vient d'être question dans le dispositif de circulation du porteur de chaleur primaire, ce dernier cède de la chaleur à l'atmosphère ambiante, des variations de phase opposées pouvant se produire comme dans l'échangeur thermique primaire 10, c'est-à-dire un passage de l'état physique gazeux à l'état physique liquide.
Lors de ce refroidissement, l'enthalpie (kcal/kg) et la tempé- rature du porteur de chaleur primaire s'abaissent encore, de sorte que dans le cas du porteur de chaleur primaire, il s'établit une température t11 qui se trouve encore au-dessus de la température t15 à l'entrée dans le four. La chaleur cédée par le porteur de ch leur primaire de l'échangeur thermique secondaire 11 à l'atmosphère environnante peut être élevée d'une manière connue pour une température envi- ronnante t dornée, par exemple par alimentation du dispo- sitif de refroidissement avec un courant d'air froid, comme cela est représenté au dessin par un ventilateur à air lla.
Naturellement, dans le cas de l'échangeur thermique secondaire 11 servant de radiateur de retour pour le fluide de refroi- dissement, on peut également utiliser de l'eau au lieu d'air comme fluide de refroidissement de retour.
Le réglage du système d'ensemble décrit ci- dessus est expliqué dans ce qui suit :
Un organe de réglage 19, par exemple une soupape de réglage, est disposé dans le circuit du porteur de chaleur primaire en vue de l'adaptation de l'échange ther- mique effectué par le porteur de chaleur primaire à chaque charge thermique du four. A l'aide de l'organe de réglage 19, la quantité débitée' G (kg/h) du porteur de chaleur primaire peut être adaptée à chaque charge thermique du four, et on doit s'efforcer de maintenir constante la température
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de sortie du four t7 et la température minimale tc, en dessous de laquelle il ne faut pas descendre, du porteur de chaleur primaire à l'endroit d'entrée 15 (t15 = tc) dans le four.
Il est en outre possible d'utiliser pour le réglage du système primaire la pression de service p du porteur de chaleur primaire, en maintenant celle-ci constan- te à un niveau présélectionné, par exemple à une pression absolue de 25 atmosphères.
On dispose d'une manière correspondante pour adapter la quantité de chaleur cédée (kcal/h) effec- tivement au poste de consommation de chaleur 18, à chaque besoin de chaleur de celui-ci, dans le circuit du porteur de chaleur secondaire, un organe de réglage 20, par exemple une soupape de réglage, à l'aide duquel la quantité G" (kg/h) débitée de porteur de chaleur secondaire (eau chaude) peut être adaptée à chaque prélèvement de chaleur par le poste de consommation 18. Il est alors avantageux, sous certaines circonstances, de pouvoir réduire, à l'aide de l'organe de réglage 20, la quantité de chaleur cédée à des fins d'utilisation suivant le besoin de chaleur jusqu'à sa complète annulation.
Les organes de réglage 19 et 20 disposés dans le circuit du porteur de chaleur primaire et secondaire peuvent alors être réglés automatiquement en fonction de la charge thermique du four de la chaleur utile cédée par le poste de consommation de chaleur 10, et il est alors aisé- ment possible de commander ces deux organes de réglage à l'aide de grandeurs mesurables en maintenant celles-ci constantes à des valeurs théoriques prédéterminées.
Pour amplifier l'action de réglage de l'or. gane 19 ou 20, on peut éventuellement accoupler une pompe
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de circulation ou de transport disposée dans le circuit con- sidéré avec l'organe de réglage 19 ou 20, lorsque de telles pompes sont prévues à la place du principe de la pompe à thermosiphon.
L'avantage principal du four d'incinération proposé pour des combustibles de faible pouvoir calorifique avec un échangeur thermique supplémentaire 17 réside dans le fait qu'à présent, un poste de consommation de chaleur peut être alimenté en chaleur utilisable par le four d'inci- nération, sans que la diversité des échangeurs tnermiques en question et de leurs conditions de service exige à chaque fois pour la réalisation du circuit fermé du fluide servant de fluide pour le refroidissement des gaz de fumée, ainsi que de porteur de chaleur pour l'aliment ;:ion en chaleur du poste de consommation, une disposition et une conception particulière des systèmes d'échange thermique utilisés, c'est-à-dire une fabrication individuelle coûteuse comme solution apportée spécialement au cas qui se présente.
Le fait qu'une dérivation d'une quantité dé- terminée de porteur de chaleur du circuit fermé mentionné en vue de fournir la chaleur au.poste de consommation n'est pas effectuée conduit à l'avantage supplémentaire qu'à présent, même dans les cas très fréquents où les postes de consommation de chaleur sont constitués comme dispositifs de chauffage utilisant l'eau chaude comme porteur de chaleur secondaire, et où, par suite, en raison des faibles températures de service ( t" - environ 70 C et t' = environ 40 C), une dérivation d'un courant partiel du circuit du porteur de chaleur primaire en vue de l'alimentation directe du poste de consommation de chaleur avec la chaleur du porteur primaire ne peut absolument pas être effectuée ;
néanmoins, l'alimentation en chaleur d'un tel dispositif de chauffage peut être effectuée par des fours
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d'incinération d'ordures.
Un autre avantage du four d'incinération proposé réside dans le fait que les phénomènes de corrosion intenses provoqués par la nature agressive des gaz de com- bustion sont évités; ces phénomènes se produisent dans le cas de la dérivation d'un courant partiel du porteur de chaleur primaire de son circuit en vue de l'alimentation du poste de consommation de chaleur par le fait qu'une quantité de même grandeur du même porteur de chaleur pour une tempé- rature relativement basse correspondant à la température environnante t doit être envoyée dans le circuit.
Lorsque le poste de consommation de chaleur 18 a éventuellement un besoin de chaleur tel qu'il emprunte un porteur de chaleur primaire à l'aide de l'échangeur ther- mique supplémentaire 17 assez de chaleur pour que sa tempé- rature possède déjà après la sortie de l'échangeur thermique 17 la température prévue pour l'entrée dans le four en 15 (t15 = tmin = tc), on peut même renoncer, sous certaines circonstances, à l'échangeur thermique secondaire 11, parce que l'échangeur thermique supplémentaire 17 prévu pour le poste de consommation de chaleur 18 peut servir en même temps de radiateur de retour pour le refroidissement du por- teur de chaleur primaire réchauffé dans le four au moyen de l'échangeur thermique primaire 10 par les gaz de fumée.
Il est également possible, suivant les cir- constances, de conduire une installation réalisée conforme.. ment à l'exemple illustré au dessin de manière que l'échan- geur thermique secondaire 11 ne soit mis en service que lorsque le prélèvement de chaleur du porteur de chaleur pri- maire par le poste de consommation 18 est relativement faible, tandis qu'autrement, c'est-à-dire pour un prélèvement de chaleur relativement grand, le ventilateur à air lla
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est arrêté et/ou le porteur de chaleur primaire passe au moyen d'une conduite de déviation tout autour de l'échangeur thermique secondaire, c'est-à-dire que ce dernier est évité par le porteur de chaleur primaire.
L'invention n'est donc pas limitée à la forme de réalisation représentée et décrite en détail, et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
-REVENDICATIONS. -
EMI21.1
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1.- Fourd 'incinération pour combustibles de faible pouvoir calorifique, par exemple des ordures, sans utilisation directe de la chaleur, comprenant un échangeur thermique primaire dispos à l'intérieur du four, délimitant au moins partiellement le foyer sur un coté, balayé par les gaz de fumée et traversé par un fluide de refroidissement circulant en circuit fermé, de même qu'un échangeur thermi- que secondaire disposé à l'extérieur du four dans le circuit du fluide de refroidissement et servant de radiateur de retour, caractérisé en ce qu'on prévoit pour l'utilisation indirecte d'au moins une partie de la chaleur produite dans le four (1), dans le circuit du porteur de chaleur,
un échangeur thermique supplémentaire (17) disposé à l'extérieur du four, qui est raccordé par sa partie secondaire (17a) à un poste de consommation de chaleur (18).
2.- Pour d'incinération suivant la revendi- cation 1, caractérisé par le fait que l'échangeur primai- re (10) présente un système de tubes pour le passage du porteur de chaleur, avec une partie de rayonnement (10') et une partie de convection (10", 10''') située dans le courant de gaz de fumée.
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